压裂模拟实验+石工1311班+梁拓+1309060127+32

中国石油大学采油工程实验报告

实验日期：2016.05.03 成绩：

班级：石工1311 学号：1309060127 姓名：梁拓教师：战永平

同组者：

压裂模拟实验2016

1. 实验目的(每空1分，共12分)

(1) 水力压裂是利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高压，此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度，便在井底附近产生裂缝；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝。

(2) 压裂液是一个总称，根据压裂过程中注入井内的压裂液在不同施工阶段的任务可分为前置液、携砂液、顶替液三种。

(3) 当井壁上存在的周向应力达到井壁岩石水平方向的抗拉强度，岩石将产生垂直裂缝。

(4) 裂缝内的砂浓度是指单位体积裂缝内所含支撑剂的质量；裂缝闭合的砂浓度是指单位面积裂缝上所含支撑剂的质量。

2. 实验内容(每题4分，共20分)

(1) 破裂压力梯度：地层破裂压力与地层深度的比值。

(2) 裂缝导流能力：油层条件下填砂裂缝渗透率与裂缝宽度的乘积。

(3) 全悬浮压裂液：压裂液粘度足以把支撑剂完全悬浮起来，在整个施工过程中没有支撑剂的沉降，停泵后支撑剂充满整个裂缝内，因而携砂液到达的位置就是支撑裂缝的位置，这种压裂液称为全悬浮压裂液。

(4) 地面砂比：单位体积混砂液中所含的支撑剂质量或者是支撑剂体积与压裂液体积之比。

(5) 增产倍数：压裂前后油气井采油指数的比值。

3. 实验流程与步骤(每空1分，共12)

(1) 压裂施工设备由地面设备和压裂车组两部分组成。

地面设备主要包括 压裂管汇 、 蜡球管汇 、 压裂井口装置 ；

压裂车组包括 泵车、混砂车、 罐车（液罐车、砂罐车、添加剂罐车）、 仪表车 、 水泥车 。

(2) 泵车的作用：一是 泵送液体 ；二是 使液体升压 ；混砂车的作用：一是 把支撑剂与压裂液充分混合 ；二是 为泵车提供充足液体 。

4. 数据处理（写出算例）（30分）

(1) 计算闭合压力(计算一组数据即可)

33/35.7812

.658.9100050cm kg cm kg P =⨯⨯==）（铺有支撑剂的岩心面积）加压载荷（闭 (2) 用达西公式计算裂缝导流能力(计算一组数据即可)

()()

cm m P P r r P Q W K o i e o n f ⋅=⨯-⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯⨯⨯=-=22262214.11001.0239.065.06.4ln 1021.0239.0017189.036001094.0ln μππμ

(3) 用二项式公式计算120KN 载荷的导流能力(画图注意横纵坐标名称与单位) 注：)r r (ln w πaK 2μA o e f g 4

3-∙=，{a =86.4，Q (m 3/d)；g μ(mPa ·s)；P (MPa)}，入口压力，出口压力为绝对压力。 BQ A Q P P o i

+=-22由，以Q P P o i

2

2-为纵坐标，以 Q 为横坐标，做出图像如下，其中Q (m3/d) P(MPa)

从图像可以看出A=-0.0013

30.0171890.653(ln )(ln )0.068624286.4(0.0013) 4.64

g e f o r K W aA r μππ=-=⨯-=⨯⨯⨯-

(4) 画出裂缝导流能力与闭合压力之间的关系曲线，并分析(画图注意横纵坐标名称与单位)。

由图像看出：导流能力不随闭合压力的变化而变化。

表明在实验采用的闭合压力时，支撑剂没有被压碎，所以导流能力不随闭合压力减小。

5. 问题（26分）

(1) 简述水力压裂增产增注原理。(8分)

答：水力压裂增产增注的原理主要是通过降低井底附近地层中流体的渗流阻力和改变流体的渗流状态，使原来的径向流动改变为油层与裂缝的近似单向流动和裂缝与井筒间的单向流动，消除了径向节流损失，大大降低了能量消耗，因而达到增产增注的目的。如果水力裂缝能联通油气层深处的产层和天然裂缝，则增产的效果会更加明显。另外，水力压裂对井底附近受损害的油气层有解除堵塞的作用。

(2) 请画出压裂过程井底压力变化曲线，并指出破裂压力，裂缝延伸压力。(8分)

(3) 简述常规压裂对压裂液和支撑剂的性能要求。(10分)

答：（1）对于压裂液的性能要求：滤失少、悬砂能力强、摩阻低、稳定性好、与油气层配伍性好、低残渣、易返排、货源广、便于配制、价格便宜。

（2）对于支撑剂的性能要求：粒径均匀、强度大，强度大、破碎率小，圆度和球度高，杂质含量少，来源广、价廉。